10. Výživa rostlin

Výživu a růst rostlin zajišťují vegetativní orgány (kořen, stonek, list). Tyto orgány se dají ve většině případů rozlišit již na zárodcích v semenech. Některé z těchto vegetativních orgánů umožňují i vegetativní rozmnožování. Základní výživnou látkou rostlin je voda, dále je nezbytný vzdušný kyslík a oxid uhličitý. Energetickým dodatkem k procesu tvorby organické hmoty je sluneční světlo, jehož částice - fotony jsou zachycovány molekulami rostlinných barviv: chlorofyl, karoten, xantofyl, flavon.

1. Autotrofie a heterotrofie

• Uhlík je prvek obsažený ve všech organických látkách. Podle toho, z jakých látek ve svém okolí organismus uhlík získává, dělíme organismy na autotrofní a heterotrofní, které jsou svou existencí přímo či nepřímo závislé na organ. produktech jiných organismů.

1. Autotrofie

• spočívá ve schopnosti vytvářet organické látky z atmosferického CO₂

• fotoautotrofie a chemoautotrofie - liší se podle zdroje energie, potřebného k vazbě CO₂

• fotoautotrofie

• využívání světelné energie k fotosyntetické asimilaci CO₂, tj. tvorbu organických látek v procesu fotosyntézy

• chemoautotrofie

• analogický proces, známý jen u bakterií

• využívají k vazbě CO₂ do organ. l. energii redoxních reakcí (např. uvolňovaná při oxidaci Fe, S, NH₂)

Heterotrofie

• způsob získávání uhlíku z různých organ. l. → současně zdroj energie

• využívání chemické formy energie, vázané v organických látkách

• fotoheterotrofní - zdrojem slunce

• houby, nezelené rostliny (např. kokotice), buňky, pletiva, orgány zelených rostlin, které nemají chlorofyl

• podle toho odkud čerpají heterotrofní organismy organ. l. → saprofyti; paraziti

• SAPROFYTI

• živí se z odumřelých organismů, rozkladem těl přispívají k půdnímu humusu a mineralizaci (většina půdních hub)

• patří sem i některé semenné rostl., které nemají chlorofyl (např. hnilák smrkový, hlístník hnízdák) → spolupracují s houbami

• PARAZITI

• odnímají organické látky živým organismům, žijí na jejich povrchu a uvolňují do jejich těl toxické zplodiny svého metabolismu

• typické pro houby; mezi vyššími rostl.: úplní paraziti (holoparaziti) a poloparaziti (hemiparaziti, semiparaziti)

• Holoparaziti

• hostitel jediným zdrojem veškerých živin

• nemají chlorofyl, žijí na povrchu těla host.→vysílají do jeho cévních svazků přeměněné kořeny (haustoria) jimiž čerpají vodu i asimiláty

• Podbílek šupinatý, Záraza, Kokotice

• Hemiparaziti

• zelené rostliny se zachovanou schopností fotosyntézy

• pomocí haustoria odebírají buď H₂O a jiné anorgan. l. z dřevní části (jmelí, ochmet) nebo organ. l. z lýkové části (Černýš, Světlík)

• Fakultativní (příležitostní)

• Kontrihel

• Mixotrofie

• hraniční, smíšený typ výživy ( u hetero. i autotrof.)

• např. masožravé rostliny → autotrofní výživa doplňována heterotrof. příjmem dusíkatých. l. ve formě živočišných bílkovin (bublinatky, rosnatky, láčkovky)

2. MINERÁLNÍ VÝŽIVA

• vysušením čerstvých rostlin při teplotě 105°C do konstantní hmotnosti * sušina

• spálením sušiny shoří látky organické a zůstává nespalitelný zbytek, popel

1. Biogenní prvky

• chemické prvky bez kterých se život neobejde (makrobiogenní a mikrobiogenní)

• Makrobiogenní prvky

• ve všech rostlinách ve velkém množství, značné nároky na jejich příjem

• fce stavební: C, O, H, A, P, S, K, Mg, Ca

• C, O, H, N → podílejí se největší měrou na stavbě organ. sloučenin = organogenní

• Mikrobiogenní prvky (stopové)

• v sušině v množství menší než 0,001%, hlavně katalytická fce: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl a další

• fce sledujeme ve vodních kulturách, tj. v živných rostocích

• příjem minerálních l. je spojen s příjmem a pohybem vody v rostlině → zajišťováno kořenovou soustavou

• většina prvků přijímána v iontové formě

Prvek	Forma příjmu	Funkce v rostlině	Příznaky nedostatku
N	NO3 , NH4 (aminokyseliny)	složka bílkovin a enzymů, součást chlorofylu a některých fytohormonů	zakrnělý vzrůst, převaha kořenové soustavy nad prýty, žloutnutí listů(hlavně starších) - chloróza
P	HPO4 H2PO4	složka bílkovin, enzymů, nukl. kys., nukleotidů (ATP) a fosfolipidů	poruchy reprodukce, snížení tvorby květů, plodů
S	SO4 SO2	složka bílkovin a enzymů (skupiny SH )	chloróza (blednutí) mladých listů
K	K	aktivace enzymů v metabolismu sacharidů, regulace svěracích buněk průduchů, podpora hydratace (vázání vody)	„spála“ - tmavnutí okrajů listů, zasychání vrcholků, zvlnění okrajů starších listů, předčasný odpad, kořenová hniloba
Mg	Mg	aktivace enzymů energetického metabolismu, součást chlorofylu, podpora hydratace	chloróza (žloutnutí čepele starých listů mezi žilnatinou), zakrslý vzrůst
Ca	Ca	regulace hydratace - antagonista K, Mg, dlouhoživého růstu a pH buněčné šťávy, aktivace enzymů, udržení normální struktury membrán	degenerace dělivých pletiv, zasychání vrcholků, deformace listů, zpomalený růst kořenů (vázne transport asimilátů), poruchy propustnosti membrán
Fe	Fe (oxidace) Fe cheláty (komplex)	součást enzymů redox. reakcí (fotosyntéza, dýchání), syntéza chlorofylu	chloróza (listy bílé či žluté, se zelenými žilkami), potlačení tvorby vrcholových pupenů

3. VODNÍ REŽIM ROSTLINY

• příjem, výdej a transport H₂O rostlinou

• prům. obsah vody v nedřevnatých rostl. 60 - 90% hmotnosti

• jen malá část vody je využita v metabol. reakcích. část → součást vnitřního prostředí a jako voda zásobní. 95% vody → transportní fce.

• transpirace (vypařování) - uvolňování vody do vnějšího prostředí ve formě plynné

• gutace (vytlačování) - ve formě kapalné

• fce termoregulační: vodou se odvádí z těla přebytek tepla

• Stav vody vyjadřuje chemický potenciál Ψ, který je charakterizován aktivitou molekul vody

• chem. potenciál chemicky čisté vody = nulový (Ψ = 0 Pa)

• vodní potenciál buňky = vyjádření stavu vody v buňce (Ψ_w)

• kolik je aktivita vody v buňce nižší než aktivita čisté vody

• osmotický potenciál Ψ_s = záporná hodnota osmotického tlaku

• čím více aktivních částic v buňečné šťávě, tím silnější je osmotický tlak a tím nižší hodnotu má osmotický potenciál

• turgorový (tlakový) potenciál Ψ_p = tlak buněčné stěny zvnějšku na protoplast, který vodní potenc. zvyšuje

• Ψ_w = Ψ_s + Ψ_p

• příjem vody prakticky celým povrchem těla, většinou však kořenovou soustavou

• vedení vody: bobtnání, difuze, osmóza, koheze, adheze, kapilarita, transpirační sání a kořenový vztlak = podílejí se na příjmu vody a jejím pohybu rostlinou

• Vedení vody na krátké vzdálenosti (od buňky k buče)

• bobtnání, difuze a osmóza

• u rostlin bez speciálních vodivých pletiv, u vyšších rost. při příčném vedení vody

• Bobtnání (hydratace)

• proces vázání vody na koloidy

• Difuze

• částice všech látek v roztocích se samovolně mísí; pronikají z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší konc. (podle konc. spádu) dokud se koncentrace nevyrovnají

• probíhá i skrz propustnou membránu

• Osmóza

• příklad difuze

• jsou-li 2 roztoky rozdílné konc. odděleny poloprop. membr. (v buňce např. cytoplazmat. membr.)

• propouští podle konc. spádu jen velmi malé molekuly rozpouštědla (H₂O)

• izotonické prostř.: má stejnou osmot. hodnotu jako buňka

• hypertonické: vyšší konc. osmot. aktivních částic

1. plazmolýza (odvodňování buňky) - prostř. buňce osmoticky odnímá vodu

• hypotonické: nižší konc. osmot. aktivních částic

1. plazmoptýza (osmotické nasávání vody do buňky)

• Dálkový transport vody

• probíhá systémem trubic

• adheze = přilnavost vody ke stěnám cév

• koheze = soudržnost polárních molekul vody pomocí vodíkových můstků

• hlavní síly vedení vody vzhůru jsou transpirační sání a kořenový vztlak

• Transpirační sání

• vzestupný transpirační proud; pasivní děj, nevyžaduje přísun energie

• do chodu ho uvádí transpirace (odpařování vody z povrchu rost. do okolní atmosféry vlivem zářivé energie slunce a proudění vzduchu)

• Kořenový vztlak

• aktivní mechanismus, uskutečňují kořenové buňky, za spotřeby energie vytlačují bobtnáním a osmotickými silami nasátou vodu vzhůru xylémem do nadzemních částí rostliny

• gutace: vytlačování kapiček vody trvale otevřenými vodními skulinami v pokožce - hydatodami

10. Vodní bilance rostlin

• vztah mezi příjmem a výdejem vody rostlinou

• jsou-li obě složky v rovnováze = rostl. plně nasycena vodou

• nadměrný výpar vede k vodnímu deficitu → pokles turgoru → rostlina vadne

• poikilohydrické rostliny

• přizpůsobí svůj obsah vody vlhkosti okolí, nemají centrální vakuolu → pouze malé buňky = stejnoměrné sesychání bez narušení protoplazmy

• např. řasy, Slzník Routička (kapradina)

• homoiohydrické rostliny

• akceptují určitou míru vodního deficitu, překročí-li nějakou hranici → rostlina odumírá

2

---